[發明專利]開關柜一次設備過流、弧光故障監測保護裝置及保護方法

在審

• 申請號: 201510867761.1
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN105514947A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 張忠林;剛宏;邱鵬;王強;趙陽
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司錦州供電公司;國家電網公司
• 主分類號: H02H7/22
• 分類號: H02H7/22
• 代理公司: 錦州遼西專利事務所 21225
• 代理人: 李輝;葛春波

技術領域

本發明涉及一種開關柜一次設備過流及弧光故障監測保護裝置及保護方法，屬于電力設 備中弧光保護技術領域。

背景技術

近年來，隨著國內電力工業的高速發展，中低壓開關柜的應用數量越來越多，其中開關 柜內部電弧光短路是一種頻發性、災難性故障，越來越嚴重地威脅著電力設備的安全運行。 開關柜內部的電弧短路故障，往往由于沒有得到及時清除，發展成為中低壓母線故障，造成 供電系統失穩、大面積停電、開關設備嚴重燒毀等災難性后果，甚至造成人身傷亡事故。所 以，分析和研究開關柜弧光短路故障引發的母線故障的原因及影響因素，進而采取有效的保 護措施，具有非常重要的現實意義。

發明內容

根據以上現有技術中的不足，本發明要解決的問題是提供一種結構簡單，操作方便，檢 測準確，能實現快速跳閘，有效保證供電系統設備的安全運行和供電的可靠性的開關柜一次 設備過流、弧光故障監測保護裝置及方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種開關柜一次設備過流、弧光故障監測保護裝置，其特征在于：包括中心處理系統、 電流監測模塊、弧光監測模塊、通訊模塊和電源模塊，中心處理系統、電流監測模塊、弧光 監測模塊和通訊模塊分別連接電源模塊，電流監測模塊和弧光監測模塊的信號輸出端連接中 心處理系統的信號輸入端，中心處理系統的信號輸出端連接通訊模塊，中心處理系統的控制 輸出端通過隔離電路連接安裝在電源模塊上的繼電器；

電源模塊用于為整個裝置提供電源，并帶有4個電子繼電器，作為4路跳閘出口，實現快 速保護；弧光監測模塊連接弧光傳感器用于測試外部的弧光信號；電流監測模塊用于測試電 流的大小；通訊模塊實現與外部系統的數據交換；中心處理系統能夠實現對各個部件信號的 處理和數據通訊。

進一步地優選，中心處理系統包括控制單元、按鍵單元和LCD顯示屏，按鍵單元連接控制 單元的信號輸入端，控制單元的信號輸出端連接LCD顯示屏，控制單元采用DSP芯片和CPLD芯 片。能夠通過按鍵方便的輸入信息，LCD顯示屏能夠方便工作人員觀察數據，采用DSP芯片和 CPLD芯片能夠提高運算速度，保證了電路的穩定性。同時，中心處理系統與電流監測模塊、 弧光監測模塊、通訊模塊之間通過以太網總線技術實現數據交換。

進一步地優選，弧光監測模塊包括16路弧光信號輸入電路，弧光信號輸入電路的的輸入 端連接弧光傳感器，弧光信號輸入電路的輸出端通過濾波整形電路和AD轉換電路連接中心處 理系統。能夠精確測量外部設備的弧光值，方便中心處理系統快速準確做出跳閘判斷。

進一步地優選，電流監測模塊包括6路電流信號輸入電路，電流信號輸入電路的輸入端連 接電流傳感器，電流信號輸入電路的輸出端通過濾波整形電路和AD轉換電路連接中心處理系 統。電流監測模塊實現電流的精確采集，每個周期平均采集24個特征點，實現在10ms之內完 成電流的精確測量。

進一步地優選，通訊模塊包括兩路RS485接口和兩路以太網口接口，通訊模塊通過以太網 口連接上位機。方便工作人員對測試裝置進行操作控制。

進一步地優選，電流監測模塊和弧光監測模塊的信號輸入端分別連接電流傳感器和弧光 傳感器，電流傳感器和弧光傳感器分別安裝在外部監測設備上，繼電器連接外部監測設備開 關。

所述的開關柜一次設備過流、弧光故障監測保護方法，包括以下步驟：

1)將電流監測模塊和弧光監測模塊的信號輸入端分別連接設置在外部監測設備上電流傳 感器和弧光傳感器；所述電流監測模每個周期平均采集24個特征點，實現在10ms之內完成電 流的精確測量；

2)通過中心處理系統的按鍵單元設置弧光與電流檢測的保護模式，并同時設定整定值；

3)若所檢測的信號大于所設定的整定值，中心處理系統控制電源模塊中相應繼電器動作， 裝置實現快速跳閘。

若步驟2)中設置整個裝置為單弧光保護模式，當檢測到弧光信號大于設定的整定值時， 中心處理系統控制相應繼電器動作，裝置實現快速跳閘，動作時間小于7ms。

若步驟2)中設置整個裝置為弧光加電流保護模式，當檢測到弧光信號及電流信號同時大 于設定的整定值時，中心處理系統控制相應繼電器動作，裝置實現快速跳閘，動作時間小于 10ms。

本發明所具有的有益效果是：